Introdução

O tratamento térmico na indústria automotiva evoluiu tremendamente nos últimos 20 anos. Desde os dinossáuricos fornos contínuos tipo pusher de ontem até a cementação a baixa pressão (LPC – Low Pressure Carburizing) e a têmpera a gás sob alta pressão de hoje,
atualmente estamos embarcando em novos conceitos, não apenas com processamento em linha, mas também com carregamento automatizado de peças únicas e a granel em pequenos lotes. Agora, o equipamento moderno de tratamento térmico está sendo dimensionado para caber em linhas de fluxo de peça única com pequenos lotes e alinhado com os centros de pré e pós-usinagem. Este artigo examinará a integração do tratamento térmico para células de usinagem em linha e as influências para o cliente em fornecer um sistema de qualidade geral. Esses detalhes serão comparados ao tratamento térmico em lotes ou em lotes contínuos, como é comumente conhecido na indústria automotiva.

Nos últimos 20 anos, a cementação a vácuo de baixa pressão (LPC) foi comprovada como a opção para a cementação de peças de alta produção em uma variedade de mercados em todo o mundo. É o processo de escolha para muita alta fadiga e baixa distorção de peças, portanto, pode ser usado em conjunto com resfriamento em óleo sob vácuo (VOQ – Vacuum Oil Quenching) e, na maioria dos casos, com o resfriamento sob alta pressão a gás (HPGQ – High Pressure Gas Quenching). As vantagens desse processo incluem o fato de que o equipamento é mais fácil de manter, é flexível e independente da intervenção do operador do que a cementação em atmosfera tradicional. Além disso, a redução de efluentes do processo é significativamente reduzida. Um benefício vantajoso desse processo é que o forno é usado mais ao longo das linhas de células de usinagem que comumente foi reservada para o tratamento térmico por indução no passado. Com os benefícios adicionais do LPC, a importância da resistência e da fadiga aumentou além dos recursos anteriores do processo; por isso o processamento em linha de LPC foi considerado com mais frequência.

O rápido desligamento / resfriamento (5-6 horas) de um sistema de vácuo é uma vantagem significativa em comparação com a complicada demora de dias de resfriamento de um sistema com atmosfera. Simplesmente desligar um dia por semana devido à manutenção programada, sem a necessidade de supervisão ou uso de utilitários adicionais necessários para a ociosidade
durante o tempo de inatividade, também é altamente desejável. Outras facetas do equipamento e do processo permitiram que o forno a vácuo fosse mais propício à fabricação de alta produção. Isso inclui a facilidade da receita, a repetibilidade do processo e a
flexibilidade de processamento de carga a carga em um ambiente de fluxo contínuo. Esses benefícios adicionais permitem o uso de “receitas” específicas para peças, permitindo alta produção através do sistema e assegurando requisitos metalúrgicos individuais.

A têmpera a gás de alta pressão (HPGQ) usada como uma célula de têmpera dedicada é frequentemente vinculada ao LPC por vários motivos. Algumas das razões mais importantes são:

• Proporcionar um ambiente mais limpo na planta
• Remover os tanques de têmpera de óleo e a necessidade de óleo no piso da fábrica
• Eliminar a necessidade de fossas no chão ou gerenciar a contenção de óleo
• Obter um ambiente mais seguro e ergonômico através da eliminação de chamas abertas e superfícies quentes
• Para obter um controle de distorção mais preciso de peças dimensionalmente críticas
• Reduzir ou eliminar as necessidades de usinagem pós-tratamento térmico
• Para eliminar o jateamento pós-tratamento térmico (para limpeza)
• Para eliminar a lavagem pós-tratamento térmico (para remoção do óleo de têmpera)
• Para eliminar a remoção de efluentes (lamas) da lavagem pós-tratamento térmico

A ECM Technologies fabrica sistemas LPC e HPGQ há mais de 25 anos e projetou um sistema inovador em linha, chamado NANO. O nome NANO é apropriado em termos de design de equipamento, pois o tamanho da carga é menor que as cargas tradicionais e o equipamento físico é mais compacto do que os fornos mais usados atualmente. O sistema também foi projetado tendo em mente a manutenção e capacidade de expansão. A premissa do projeto é poder processar cargas tão rapidamente quanto 7,5 minutos por carga. O sistema é modular em capacidade de produção, com crescimento de 3 para 6 células de aquecimento, que podem
ser fornecidas. O sistema está pronto para um baixo número de cargas, com necessidades flexíveis para diferentes requisitos de peças ou pode ser maximizado para fornecer rendimento para as necessidades modernas de produção de alta demanda. O NANO consiste
em quatro módulos básicos, o módulo de aquecimento (normalmente 2), o módulo de transferência e o módulo de têmpera a gás de alta pressão. O módulo de têmpera a gás usa um sistema de resfriamento a gás de 20 bar. Com um tamanho de câmara menor e a capacidade de resfriar a 20 bar, os materiais que não podiam ser resfriados com gás agora são aplicáveis à resfriamento de gás. Essa possibilidade de têmpera a gás abrirá essa tecnologia para mais aplicações que eram limitadas no passado por requisitos de dureza de núcleo e superfície.

Usando o NANO como base do equipamento de tratamento térmico, a automação completa o sistema geral de fluxo de peça única para fornecer um verdadeiro tratamento térmico em linha. As peças podem ser apresentadas ao sistema a granel ou em bandejas de peça única. Essas peças podem ser carregadas e virtualmente rastreadas usando sistemas de visão.

O equipamento acomoda um tamanho de carga de trabalho de 600 mm de largura x 500 mm de profundidade x 250 mm de altura (24”x 20” x 10”). As peças da carga de trabalho podem ser processadas em dispositivos metálicos de carga típicos do setor ou, mais preferencialmente, em dispositivos de CFC. O objetivo de projetar o sistema, além de melhor acessibilidade à manutenção e aumento gradual da produção, é baixa distorção e fluxo de produção em linha.

Ao processar cargas com menos peças de trabalho, a uniformidade e a distorção das peças são idênticas de peça para peça, pois os elementos de aquecimento “3D” ou de 3 lados aquecem as peças de maneira uniforme e homogênea. Esses elementos foram projetados para não ceder sobre às peças e fornecer folga adequada para a carregadeira automatizada realizar
transferências precisas dentro do sistema.

Automação e Integração

O sistema NANO foi projetado para carregamento manual ou automatizado. O carregamento manual pode ser tão simples quanto o carregamento manual de dispositivos ou cestas básicas e o carregamento manual através do NANO e processos subsequentes. O carregamento automatizado pode ser de uma plataforma simples de robô que carrega peça a peça de um único fluxo de peças em um pequeno dispositivo de carga até o manuseio de muitas peças em uma carga a granel. O robô pode lidar com todas as funções da instalação, desde o carregamento de peças únicas no equipamento até a colocação das cargas no forno e, em seguida, tratamento criogênico, revenimento e, eventualmente, o retorno a um fluxo de peça única. O sistema também é capaz de verificar a dureza da superfície e registrar os dados a serem mantidos no relatório de carga. Essa integração total pode permitir uma pegada menor
e menos mão de obra na área de tratamento térmico.

Além disso, a automação pode lidar com pequenas peças típicas carregadas a granel. Algumas dessas peças são tradicionalmente processadas usando fornos esteira, mas agora podem ser processadas pelo sistema em linha do forno a vácuo NANO. As cargas a granel são carregadas em bandejas de CFC tipo cesto e podem ser pesadas e processadas conforme necessário para garantir a qualidade de cada carga.

O tratamento térmico em linha não é apenas para produtos cementados, pode ser para endurecimento, brasagem, recozimento e integrado a pós-tratamentos, como operações criogênicas e de revenimento complexas. Isso permite que o NANO se encaixe em vários mercados para muitos tipos diferentes de tratamentos térmicos, não apenas peças de aço, mas também para processos especiais de tratamento térmico.

Os layouts de equipamentos são normalmente desenvolvidos para acomodar aplicações específicas. Eles podem ser tão simples quanto uma estação de carregamento manual para um robô carregando peças de fluxo de peça única em dispositivos de carga menores ou carregando peças a granel em cestas para processamento.

Recursos de Manutenção

Processamento em linha, bem como o processamento em massa, juntamente com a automação para carregar e descarregar a produção de peças únicas, não são os únicos itens essenciais no design do NANO. A manutenção e a operação também estavam no alto da lista de critérios. Recursos de manutenção, como facilidade de acesso, são importantes no equipamento de produção, mas principalmente no tratamento térmico. Com tamanhos e equipamentos de carga menores, o resfriamento é significativamente mais rápido, resultante das zonas de aquecimento menores, resfriadas a água. Uma vez resfriado e liberado à pressão atmosférica, o sistema pode ser aberto através da porta de acesso de manutenção de abertura total para um fácil serviço interno. Isso é raro; porque todos os mecanismos que requerem controle e revisão rápida estão localizados no exterior do sistema e fora da câmara de vácuo.

Isso facilita o acesso a todos os principais componentes e reduz a necessidade de interromper ou parar a produção. Além disso, para o trabalho na zona quente, cada módulo de aquecimento pode ser deslocado para longe do módulo de transferência central para permitir fácil acesso a todas as zonas quentes desse módulo. Isso permite fácil acesso aberto sem o impedimento de espaços confinados.

Avaliação de Distorção

Usando como exemplo uma engrenagem diferencial, monitoramos duas características geralmente solicitadas para esse tipo de engrenagem e tabulamos os resultados. Essa avaliação foi feita usando uma carga diária atual que será ilustrada como um lote grande (FLEX) e os processados no NANO serão um lote pequeno (NANO). As duas características que mais influenciam: (1) Cilindricidade (circularidade) do diâmetro externo e a passagem entre o mesmo diâmetro (2) planicidade da “face posterior” dos dentes da
engrenagem.

A planicidade da face posterior  mostra uma maior variação através do lote grande, com uma distância maior do nitrogênio usado na têmpera na faixa de 11,9 µm. Para os resultados de pequenos lotes, o intervalo de distorção do nivelamento da face posterior foi
limitado a apenas 1,2 µm. Esse resultado uniforme é diretamente conectado à têmpera uniforme na carga menor. Isso permite que as peças sejam processadas mais perto das dimensões reais usinadas (near net shape), além de serem manuseadas com base na produção em linha.

A análise de desvio mostra uma uniformidade para o lote pequeno com uma propagação de apenas 3,2 µm na carga. No lote grande, você verá uma faixa mais ampla de uniformidade de distorção usando a têmpera de nitrogênio de 10 bar com uma dispersão de 24 µm. Isso provavelmente ocorre devido às camadas inferiores estarem mais afastadas do fluxo descendente vertical de gás através da carga. Esses resultados são extraordinários para uma carga em tamanho normal.

Conclusões

O processamento em linha agora pode ser um objetivo comum no layout de instalações futuras. Na prática, é um aspecto crescente do mundo do tratamento térmico. Com o novo sistema de forno a vácuo NANO e opções de automação, é possível obter melhor qualidade de peça para peça, além de melhor controle dos parâmetros e resultados metalúrgicos. No geral, a racionalização do tratamento térmico nas células de produção em toda a instalação permite um melhor fluxo de peças e produtos de dimensionamento ideal para a obtenção de requisitos específicos de produtividade.

Referências

[1] Beauchesne, D., “FNA2016 – LPC with OIL & GAS Quenching” (2016)
[2] Esteve, V. & Lelong, V., “LPC – What Does it Mean to Metallurgy” (ASM-Mexico 2016)
[3] Welch, A. & Lelong, V., “How it’s done and Why: Transitioning Parts from Atmosphere Carburizing toLow Pressure Vacuum Carburizing” (HT 2015)

Autor: Dennis Beauchesne é o gerente geral da ECM USA e traz experiência de instalação de mais de 200 células de cementação a vácuo com resfriamento a gás e resfriamento a alta pressão. Ele trabalhou na indústria de equipamentos de transferência térmica por quase 30 anos, 18 dos quais estão na ECM USA. Email: dennisbeauchesne@ecm-usa.com

A ECM é representada no Brasil por Industrial Heating Equipamentos e Componentes Ltda www.industrialheating.com.br
Contato: Ralph ralph@industrialheating.com.br

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Celebrando os 5 anos do robô YuMi da ABB

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Marcio Boragini, gerente geral da UPC Marathon no Brasil, comenta: “A primeira característica a se destacar do gerador é o tamanho, provavelmente um dos maiores em funcionamento no Brasil, não me lembro de ter visto algum maior. Muitas empresas possuem maior capacidade de geração mas dividida em vários geradores menores. Este gerador possui capacidade de 200 m³/hora de endogás dividido em 2 câmaras de aquecimento com 6 mini retortas de 4” cada e aquecido por resistências Kanthal de SiC de baixa manutenção”.

A UPC, iniciais de United Process Controls, opera a nível mundial em controle e automação de processos industriais nos mercados de tratamento térmico e combustão. A UPC foi formada em 2012 como resultado da fusão das empresas Furnace Controls Corp. (EUA), Marathon Monitors Inc. (EUA) e Waukee Engineering Company Inc. (EUA).

Em 2017, a UPC aumentou seu portfólio de produtos e soluções especializadas em medição de fluxo industrial e controle de atmosfera ao adquirir a Atmosphere Engineering Company. Além destas marcas faz parte ainda a Process Electronic (Alemanha). Recentemente o portfólio do grupo aumentou com a aquisição da fabricante de fornos a vácuo G-M Enterprises.

Marcio detalha o funcionamento do gerador por ele instalado nas dependências do cliente: “A ideia de 2 câmaras é que podem ser utilizadas individualmente ou em conjunto proporcionando versatilidade na produção sob demanda, produzindo somente o que os fornos estão consumindo, sem desperdício, graças ao sistema de injeção EndoInjector. Assim permite atender qualquer necessidade da fábrica entre 20 a 200 m³/hora de endogás em tempo real. Além do EndoInjector para cuidar da qualidade e quantidade da mistura a outra grande inovação é o sistema de mini retortas com tecnologia Reaction Core de catalisador de alta eficiência. O conjunto possui alta disponibilidade e baixíssima manutenção, temos no Brasil gerador com essa tecnologia rodando a mais de 3 anos sem nunca ter trocado as retortas ou o catalisador.”

Para facilitar a manutenção e custos de operação o gerador é totalmente refrigerado a ar, não necessitando de água para resfriamento o que significaria um sistema externo de torre de resfriamento e a manutenção envolvida.

Todo o sistema é automatizado por CLP e IHM em português e após setado não necessita de intervenção do operador, controlando automaticamente o ponto de orvalho e a vazão do endogás. Possui também um analisador de CH4 para garantir que o gás está sendo gerado com qualidade e avisa se houver necessidade de burnout que pode ser realizado automaticamente por receitas no CLP.

Márcio finaliza afirmando que “Além da alta qualidade e estabilidade no endogás produzido este gerador tem se destacado pela significativa redução de custo em relação à atmosfera sintética de nitrogênio/metanol, em alguns casos chega até a mais de 50% pagando o investimento em pouco tempo. Outras melhorias e reduções de custo estão associadas ao forno pois o sistema gera bem menos fuligem que o metanol preservando esteiras, tubos radiantes, etc.”

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Feira Virtual da Pilz atraiu visitantes do Brasil e do exterior

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Alguns dizem que estamos à beira de outra revolução industrial, a saber, a descentralização da fabricação anunciada pelo crescimento da tecnologia de manufatura aditiva (Additive Manufacturing – AM). O Doutor em Tratamento Térmico concorda.

Então, o que é manufatura aditiva, como ela difere de outras tecnologias de fabricação convencionais e como isso afetará a comunidade de tratamento térmico?

Vamos aprender mais?

A metalurgia do pó sempre foi uma alternativa atraente à fabricação tradicional de produtos de materiais forjados, e a sinterização (a união de partículas de pó adjacentes para formar um componente de metal coeso) é o método de tratamento térmico associado a essa tecnologia.

A indústria automotiva, em particular, adotou seu uso. Quando maiores densidades são necessárias, outros métodos de sinterização, como Moldagem por Injeção de Pós Metálicos (Metal Injection Molding – MIM), são usados.

O Que é Manufatura Aditiva?

A manufatura aditiva não é nova, tendo sido introduzida pela primeira vez na década de 1980 e desenvolvida para peças plásticas tridimensionais com um polímero termofixo endurecido por luz ultravioleta.

Inicialmente, a tecnologia era muito lenta para produção em massa e usada principalmente para prototipagem rápida. Hoje, os metais foram adicionados à lista de materiais que podem ser usados, e a velocidade do processo se acelerou até o ponto em que é viável para fabricação em grande volume.

Uma das versões mais promissoras de Manufatura Aditiva com metal atualmente é a tecnologia de jateamento de ligantes (binder jetting technology). A sinterização a laser e os métodos de feixe de elétrons são alternativas. [4]

Processo:

O jateamento de ligantes de metais é um processo no qual um agente aglutinante líquido é depositado seletivamente em um leito de partículas de pó-metal à medida que as camadas da parte componente são construídas.

O objetivo é reduzir a quantidade de aglutinante líquido usado, pois o menor aglomerante permite um acesso mais fácil aos poros e uma remoção mais rápida do aglutinante.

Um cabeçote de impressão móvel (Fig. 1) mistura estrategicamente o aglutinante no pó enquanto ele está sendo depositado no leito de impressão. Após cada passagem, a altura do leito é reduzida pela espessura de uma camada de impressão, 25-100μm, e outra camada de pó e ligante é adicionada em cima da anterior. Quando isso é repetido, as camadas de metal colado são sucessivamente depositadas até que a peça totalmente formada seja criada.

Após a impressão, é necessária a sinterização em um forno a vácuo, o mesmo que com a tecnologia MIM. O jateamento de ligantes é usado para criar peças feitas de Inconel, aço inoxidável, carboneto de tungstênio, titânio, cobre, latão e alumínio, entre outros.

Como as camadas impressas podem ser extremamente finas, a peça resultante pode ser produzida em um nível extremamente alto de detalhes com recursos físicos muito precisos. Tolerâncias e especificações típicas da tecnologia de jateamento de ligantes metálicos incluem: [2]

• Envelope de construção máxima de 4.000 mm x 2.000 mm x 1.000 mm
• Tamanho mínimo de recurso de 0,1 mm
• Tolerância típica de ± 0,13 mm
•  Espessura mínima da camada de 0,09 mm
•  Velocidade de construção rápida (em comparação com outras tecnologias aditivas)

O Binder Jetting é o método de Manufatura Aditiva Metálica mais rápida disponível. A velocidade máxima de construção é atualmente de aproximadamente 2.500 cm3 / hora, e um fabricante planeja introduzir uma máquina de 8.200 cm3 / hora em 2019.

Carrocerias de carros e outras peças de compósito plástica de grande porte foram impressas usando a tecnologia AM, e é apenas uma questão de tempo antes que isso se expande para a impressão de metal. A AM é considerada pela maioria na indústria como uma tecnologia “disruptiva”; em que revolucionará muitos setores industriais à medida que se torna mais rápido e mais barato. Ela também afetará fundamentalmente como, quando e onde o tratamento térmico é realizado, uma vez que a sinterização se tornará parte de uma célula de fabricação de AM.

Binder Jetting

1. À medida que a AM se torna mais sofisticada e a compreensão e a conscientização crescerem entre os fabricantes, as usinagens, como as conhecemos atualmente, serão fundamentalmente alteradas. AM oferece claras vantagens nisso:
2.  Pequenas tiragens de peças únicas ou complexas podem ser produzidas rapidamente e com baixo custo. Ao contrário do MIM, fundição ou forjamento, não são necessários moldes caros. Isso reduz o tempo de comercialização, uma mercadoria muito valiosa hoje.O encolhimento é significativamente menor que o das peças produzidas pelo MIM, aumentando a precisão e a repetibilidade. Uma descrição da AM é que é um processo MIM sem a distorção.
3. A AM tem a capacidade de buscar novas inovações sem estender o ciclo de design. Isso permite muitas gerações de alterações de design no tempo que normalmente levaria para fazer uma única alteração usando tecnologias convencionais. Esse pode ser o aspecto mais revolucionário da tecnologia.
4. Projetos de favo de mel são possíveis, reduzindo o peso da peça enquanto mantém ou até aumenta a resistência.
5. AM oferece a capacidade de fazer alterações dinâmicas. Se há uma coisa com a qual os engenheiros de projeto podem contar, são as revisões do cliente e as mudanças no projeto. Com a tecnologia AM, o designer simplesmente faz uma alteração no modelo digital 3D e é baixado para a impressora para fabricação.
6. Peças altamente complexas podem ser produzidas (Fig. 2) o que seria literalmente impossível com qualquer outra tecnologia. Existem algumas formas e recursos intrincados que não podem ser moldados, moldados ou usinados, mas podem ser impressos. Isso abre novas possibilidades para os designers.
7. Um alto grau de personalização é possível sem adição de custo. A tecnologia AM permite a fabricação de projetos únicos, como implantes médicos feitos sob medida para um indivíduo específico.
8. AM não gera desperdício. Como é uma tecnologia aditiva, somente o material necessário é realmente usado. Ao imprimir metais muito caros, como o titânio, isso faz uma enorme diferença no preço do produto acabado e na viabilidade do projeto.

Conclusão:

AM sempre foi uma opção atraente quando os volumes de produção são baixos, as mudanças são frequentes e a complexidade é alta. À medida que a velocidade de impressão aumenta e os custos diminuem, as aplicações em AM se expandem para incluir mais componentes de componentes principais.

As oficinas mecânicas e os departamentos internos de fabricação serão capazes de escolher a tecnologia com melhor custo-benefício, com a sinterização sendo realizada como parte da célula de fabricação de AM, em oposição a um departamento de tratamento térmico ou um local terceirizado. Isso levará a novas oportunidades e desafios para os tratadores térmicos, porque mais peças exigirão extração secundária dos ligantes e sinterização sob vácuo.

Por exemplo, um dos principais desafios para fornos a vácuo (Fig. 3) usado para sinterização é lidar com o aglomerante liberado do material durante o processo de extração secundária dos ligantes. Bombas secas são preferidas, pois o aglutinante pode contaminar o óleo usado em bombas rotativas vedadas a óleo, exigindo mudanças frequentes de óleo.

Também deve haver provisões para remover o ligante Uma abordagem é instalar uma “armadilha” de ligantes antes da bomba, que coleta o aglutinante e requer a remoção e limpeza periódicas.

Armadilhas manuais ou automatizadas estão disponíveis – o último aquece para liquefazer o resíduo aglutinante, que então flui para o fundo da armadilha. Uma válvula é aberta para permitir a coleta de resíduos. Um terceiro método envolve o uso de um filtro de condensação.

Resumindo

A revolução na manufatura aditiva começou! Em breve terá um impacto em todos os tipos de indústrias e suas estratégias de fabricação, representando uma mudança de paradigma no design e engenharia que afetará todos os processos da fábrica, incluindo o tratamento térmico.

Observação: A coluna Software de Simulação III virá na próxima edição.

Referências

[1] Centorr Vacuum Industries (www.vacuum-furnaces.com), correspondência privada
[2] Additively – Additive Manufacturing for Innovative Design and Production, MIT, (https://additivemanufacturing.mit.edu)
[3] Rapid Ready Technology (www.rapidreadytech.com)
[4] Herring, Daniel H., Vacuum Heat Treatment, Volume II, BNP Media, 2016

Nome do Autor: Daniel H. Herring

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Wallace (Jack) Titus – AFC-Holcroft; Toledo, Ohio, EUA
A cementação endotérmica a gás e a têmpera líquida estarão conosco por provavelmente mais 50 anos, pelo menos. Por quê? Porque, pelo dinheiro, simplesmente não há outro processo de endurecimento de camada que possa elevar as propriedades de uma ampla gama de ligas ferrosas.

A oxidação intergranular (IGO – Intergranular Oxidation) pode ser um subproduto da cementação a gás / atmosfera. A IGO é realmente o flagelo da endo cementação, como alguns acreditam, ou a IGO realmente importa no final?

Cementação Gasosa

Historicamente, quando a reação de gás de água entrou em nosso entendimento depois que o gás endotérmico se tornou o principal agente de cementação, o vapor de água pelo ponto de orvalho foi o principal mensurável porque os analisadores de infravermelho ainda tinham que ser inventados. Principalmente como complementos para a sonda de oxigênio, analisadores infravermelhos de CO2 – com seus gases de calibração zero e span – deslocaram o ponto de orvalho e ainda podem ser encontrados em operação hoje. As sondas de oxigênio (in situ ou externas) se tornaram a principal estratégia de controle, principalmente porque elas fornecem um método de calibração fácil e quase à prova de falhas – análise de estoque de calços – o antigo modo de espera.

Podemos controlar o carbono da superfície em + 0,05%, os perfis de carbono da camada até 0,125 mm e a dureza do núcleo dentro dos padrões do bloco de calibração “C” da Rockwell. Permanecendo em segundo plano, no entanto, o fenômeno chamado IGO é visto como incontrolável e prejudicará as engrenagens e outros produtos para o fracasso prematuro. Mas será mesmo?

IGO: No Começo

Desde que foi descoberta, provavelmente com a introdução da metalografia óptica há mais de 70 anos, a IGO (Fig. 1) rapidamente se tornou uma possível explicação para todos os tipos de falhas de produto. As organizações envolvidas principalmente em aplicações de engrenagens estão especialmente focadas em estabelecer limites para a profundidade da IGO, como os padrões ou diretrizes delineados no item 16.1 da norma AGMA (American Gear Manufacturers Association – Associação Americana dos Fabricantes de Engrenagens) 923 – B05. A profundidade da IGO é caracterizada de acordo com as classes de engrenagem 1, 2 e 3 relativas ao ECD (Effective Case Depth – Profundidade Efetiva da Camada) e também com a existência e distribuição de carboneto de ferro (Fe3C). A raiz do dente da engrenagem, especificamente 60 graus a partir do ponto médio da raiz, geralmente sustenta o maior esforço de flexão. Como resultado, tornou-se o alvo das especificações da IGO, principalmente porque é muito caro para a retífica de precisão (entre outras complicações). A face do dente, que deve sobreviver às forças de deslizamento e compressão, é rotineiramente moída na maioria das aplicações de acionamento. Esta operação de retificação remove qualquer IGO.

A eliminação da IGO não é necessariamente a principal razão para a retificação facial, que restabelece o perfil do dente após a têmpera, porque as engrenagens só podem funcionar adequadamente quando a carga é distribuída uniformemente sobre a área de contato com o dente. Com ou sem a presença de IGO e independentemente do processamento (LPC – Low Pressure Carburizing, Cementação a Baixa Pressão, ou Endotérmico), engrenagens de todos os tamanhos são submetidas a shot peening para introduzir tensões de compressão na camada endurecida do perfil do dente. Mesmo a têmpera a gás de alta pressão (HPGQ – High Pressure Gas Quenching) pode deixar tensões de tração na camada cementada que têm um impacto negativo no desempenho da engrenagem. O shot peening por apenas alguns minutos pode aumentar os níveis de tensão residual de compressão para pelo menos 700-800 MPa (101.500-116.000 psi).

Poço e Retortas vs. Fornos Câmara

A proliferação de turbinas eólicas concentrou nova atenção na IGO, devido aos enormes esforços encontrados por essas imensas caixas de transmissão posicionadas no topo de torres de até 100 metros de altura. Por que fornos de poço? Porque não havia outra alternativa para a cementação de engrenagens grandes e, também, para qualquer peça grande.

A qualidade do forno poço somente era argumento de propaganda de marketing? A AFC-Holcroft planejou um experimento para comparar três classes de aços comuns e sua reação a três ambientes diferentes de fornos de endo-gás. Após essa primeira investigação, um grito de socorro foi recebido de um fabricante de transmissões in house que lutava para reduzir a IGO em seu forno empurrador de quatro zonas e uma única carreira.
IGO, Material e a Atmosfera Endo

Tem sido relatado que a química do aço tem um efeito direto no desenvolvimento de IGOs. Para provar essa alegação, expusemos 8620, 9310 e 20MnCr5 à idênticas atmosferas de cementação. Além disso, para investigar o efeito da concentração de CO (moxóxido de carbono) na IGO, também alteramos a atmosfera. Em todas as situações, nos preocupamos apenas com a profundidade da camada de IGO. O manganês, o cromo e o silício têm sido associados à contribuição para a formação da IGO. O manganês é considerado o mais influente, uma vez que está presente em todos os aços em quantidades bastante significativas, mas variáveis. O silício e o cromo também variam, mas podem não estar presentes. O silício pode existir como um elemento traço quando não indicado explicitamente.

É bastante aceito que uma porção do manganês existente no limite do grão esteja presente devido à difusão no estado sólido da matriz circundante, esgotando desse modo a temperabilidade dessa área imediata em torno da IGO e exacerbando o seu efeito. Este fenômeno pode ser minimizado por um resfriamento de alta velocidade. Para garantir uma composição exata da atmosfera para os testes, os gases engarrafados pré-misturados foram utilizados com as seguintes composições:

• 18,3% de CO, 39% de H2, 40% de N2, 0,2% de CO2
• 14,3% CO, 54% H2, 32% N2, 0,2% CO2; Adicionado metano para controlar o potencial de carbono (CP – Carbon Potential ); CP computado com analisador de três gases.

A Fig. 2 mostra a montagem de teste, que consistia de um forno tubular de Inox 330 de 2 polegadas de diâmetro, aquecido eletricamente, com um aparelho de mistura de gás.

Procedimento de Teste do IGO

O seguinte procedimento foi usado para testar o IGO:

• Aquecer o tubo a 926°C; purgar o tubo com a mistura de endo-gás selecionada; Inserir três amostras de aço; ajustar o CP e cementar por tempo selecionado; despejar as amostras para têmpera em óleo; remover amostras, cortar, montar, polir e lêr a profundidade da IGO não detectada.

A Tabela 1 divide a relação entre ambiente, mistura de gases, temperatura, tempo e profundidade da IGO. Também indicado para comparação é o IGO obtido em um forno de carga por batelada UBQ Universal Batch Quench Furnace (Forno Câmara Universal de Têmpera) de processamento de engrenagens 18 CrNiMo 7-6 cementadas por 38 horas a 940°C.

Para investigar o efeito do ambiente do forno na IGO, a extremidade de entrada de gás do tubo de inox 330 (Fig. 3, interna) foi deixada vazia para simular um forno poço de retorta preenchido com tijolo refratário isolante (IFB – Insulated FireBrick) para um forno revestido de tijolos e fibra cerâmica para uma zona quente revestida de fibra. Em cada caso, o nível de CO foi alterado, assim como a temperatura, tempo de cementação e CP. O efeito na IGO pode ser claramente visto, especialmente com a maior liga, 9310. Pode-se concluir, pelo menos a partir desta investigação limitada, que o IFB e a fibra cerâmica não têm efeito prejudicial da atmosfera endo e do desenvolvimento da IGO. A maior CP, no entanto, tende a diminuir a IGO mais significativamente no 9310, e tem pouco ou nenhum impacto em 8620 ou 20MnCr5.

Reduzir o tempo de cementação está de acordo com outras investigações, afirmando que menos tempo significa menos IGO. Aumentar drasticamente a temperatura em 66°C aprofunda um pouco a IGO, mas não em uma quantidade exagerada ou proporcional. Parece que a IGO se forma rapidamente no início e depois a taxa de aumento diminui.

Um Problema do Mundo Real

Uma empresa experimentava um excesso de IGO (24µ) em engrenagens de 20MnCr5 ao cementá-lo a 926°C em um forno empurrador de uma pista aquecido a gás e revestido de tijolo. As especificações foram:

• Dureza superficial: 58-63 HRC; IGO (GBO) máxima: 20µ max; ECD: 0,95-1,4 mm (diâmetro do passo); austenita retida: <30%; sem carboneto de rede; tamanho do grão: índice ISO 7.
• O forno de quatro zonas e três bandejas por zona operava em conjunto de nitrogênio / metanol para uma mistura endo-equivalente modificada e ciclo de empurrador no forno de 55 minutos com um pré-aquecimento de ar de 371°C. As zonas foram configuradas da seguinte forma:
• Zona 1, aquecer a 926°C, 2,75 horas; Zona 2, cementação a 926°C, 1,16% de CP, 2,75 horas; Zona 3, cementação a 900°C, 0,95% de CP, 2,75 horas; Zona 4, difusão a 860°C, CP a 0,85%, 2,75 horas; Temperar em óleo a 71°C; CP foi verificado por análise de combustão de calços.

Reações Atmosféricas

A única fonte de oxigênio livre na atmosfera endo deve ser a dissociação do CO em contato com a superfície do aço. O carbono se difunde no aço e o oxigênio é liberado. O CO2 pode se formar através da reação inversa com o carbono na superfície do aço (reações de descarbonetação / equilíbrio). Além disso, o CO2 pode se formar ao reagir com oxigênio livre e carbono residual (fuligem). Além disso, o oxigênio livre pode formar vapor de água com hidrogênio.

Um esforço foi então feito para reduzir o tempo livre de oxigênio existente na atmosfera, maximizando o uso de gás enriquecedor (gás natural) e eliminando a necessidade de adicionar ar para controlar a CP no início do processo. Embora um pouco de ar tenha sido adicionado na zona quatro, já estava atrasado no processo e saiu rapidamente através da descarga do efluente do vestíbulo. As reações de gás na atmosfera endo mudavam continuamente à medida que os queimadores dos tubos radiantes eram ligados / desligados.

O carbono da superfície da carga ficava cada vez mais rico, o que altera a demanda de carbono, e o loop CP via controle liga / desliga adicionava gás natural. Porque as reações mudavam constantemente, o CP pode ser controlado para valores médios muito precisos em cargas muito complexas e densas. Essas reações não podem ser alteradas, mas o tempo que os gases estão em contato com as partes pode. O aumento da temperatura tem dois efeitos benéficos. Ele pode reduzir a IGO limitando a exposição do aço ao endo gás e pode aumentar a produção. Aumentar a temperatura de cementação para 954°C reduziu o tempo de empurrador de 55 minutos (11 horas no forno) para 37 minutos (7,4 horas no forno) – um aumento de produção de 148%. O IGO é reduzido de 24µ para 16µ enquanto ainda mantém todas as especificações acima mencionadas incluindo o tamanho do grão (Tabelas 2a e b).

Conclusão

Finalmente, maior atenção foi dada ao controle do CP; uma têmpera mais eficaz, eliminando o NMTP; controle químico de aço; manganês de baixo nível; carbono da superfície próximo ao eutetóide; redução do tempo de cementação através de maior temperatura de cementação; e shot peening pode essencialmente eliminar os efeitos negativos da IGO.

Para mais informações: Contate Jack Titus at AFC-Holcroft, 49610 Pontiac Trail, Wixom, MI 48393; tel: 248-668-4040; fax: 249-668-5571; e-mail: jtitus@afc-holcroft.com; web: www.afc-holcroft.com.

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A Honda diz que o problema foi descoberto em setembro durante uma verificação de rotina de um Civic 2017. Na ocasião, o carro de teste parou de se mover quando o semieixo direito foi danificado.

Uma investigação foi aberta e os engenheiros analisaram os processos como as peças eram fabricadas no fornecedor e encontraram problemas com o maquinário usado para os semieixos. Constatou-se que uma máquina usada para resfriar o semieixo durante o tratamento térmico apresentava um defeito que resultava em semieixos menos resistentes e inaptos para lidar com as cargas exigidas.

Além do eixo de transmissão que quebrou durante o teste, a montadora não conhece quaisquer reivindicações de garantia, reclamações, acidentes ou ferimentos relacionados ao problema.

A Honda começou a entrar em contato com os proprietários deste modelo do Civic em dezembro de 2017. Este problema foi relatado nos EUA. Será inspecionado o número de série no semieixo direito e, com base no número, a peça poderá ser substituída e as rodas dianteiras alinhadas.

Sugestão de leitura:

-> Hyundai faz recall devido a problema em tratamento térmico.

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O destaque técnico do forno é sua grande homogeneidade, por contar com 8 zonas de controle e sistema de controle híbrido – pulse fire system para a austenitização e ar fixo para o revenimento.

O objetivo da aquisição, é aumentar a capacidade interna de tratamento térmico. O equipamento será 4.0 com o software nativo ReMo – Monitoramento Remoto de Fornos – que garante a perenidade das informações, maior produtividade e eficiência nos processos térmicos. Contará também com medidor de vazão que, graças a interface com o ReMo, determinará a eficiência energética do forno e o custo real, por lote tratado. O equipamento está com entrega prevista para abril de 2018.

Sugestão de leitura:

-> Indústria 4.0 pode economizar R$ 73 bilhões para o Brasil.

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A ferraria continua a ser um campo muito prático para os ferradores, um tipo de especialista para fazer ferraduras para cavalos. Neste tópico vamos descrever a ferraria como um campo da metalurgia para fins muito práticos ao criar obras de arte. Antes de chegar lá, revisemos rapidamente a história desta atividade.

A primeira evidência de atividades de ferraria por martelar ferro em forma é uma adaga encontrada no Egito datada de 1350 aC. Embora descoberta no Egito, provavelmente era produto de um comerciante hitita (povo indo-europeu cujo auge de sua civilização se deu no segundo milênio a.C.). Provavelmente inventaram o método de forjar e temperar e mantiveram suas técnicas de fabricação de ferro em segredo. Quando os hititas do Antigo Testamento se espalharam por diversas locais, suas habilidades de trabalho com ferro também foram espalhadas para a Grécia e os Balcãs. Esta Idade do Ferro precoce ocorreu por volta de 800 -500 aC. O ferreiro também pode ser encontrado na mitologia clássica dos romanos, gregos, fenícios e astecas.

No século 16, o ferro fundido entrou em maior uso. Um francês chamado Jean Tijou iniciou a arte de ferreiro decorativo no final do século 17. O que se vê de arte hoje é, pelo menos em parte, devido ao trabalho deste ferreiro de séculos atrás.

Para fazer lindos candelabros como o mostrado na foto, o processo é iniciado cortando barras de aço. Seis barras são então soldadas em cada extremidade, deixando uma área aberta no centro através da qual os fios passarão. O feixe é aquecido a cerca de 1000° C e colocado em uma luminária para montagem enquanto ainda estiver vermelho (como mostrado na imagem abaixo). A máquina de torção semelhante ao torno é virada para enrolar as barras juntas, e então é virada na direção oposta para transformar em uma forma de cesta.

Os tubos de metal são formados em braços em forma de J para a parte superior do candelabro e os braços em forma de S para a parte inferior. As cestas são limpadas e, juntamente com os braços, são então polidas.

Em seguida, os braços superiores em forma de J são colocados em um distribuidor usando um ponto fixo de montagem e os braços são soldados ao distribuidor. Isso dá suporte aos braços e também fornecendo o alinhamento adequado. Os braços em forma de S são soldados de forma semelhante a outro distribuidor. O tubo metálico de maior diâmetro é então soldado em ambas as extremidades da cesta torcida. Todos os componentes decorativos do lustre estão conectados através desses tubos.

A peça montada é então pulverizada com revestimento em pó, que é um plástico finamente moído com a mesma consistência do pó de talco. Estas peças são aquecidas em um forno a uma temperatura máxima de 260° C para a ligação e tratamento do revestimento, o que cria um acabamento duro, de aparência rústica e atraente.

Os fios são passados através da luminária e os distribuidores são conectados para esconder as conexões de fiação. Outros detalhes decorativos, como as velas, também são adicionados para cobrir os conectores de fiação e dar ao aparelho o aspecto de pronto.

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A ciência e a engenharia envolvidas no design do taco golfe fizeram muitos avanços. O taco deve contabilizar a física humana e oscilantes de 100 mph já na fase de projeto. A distribuição do peso da massa da cabeça do taco é crucial para a trajetória da bola. Por esse motivo, os tacos de aço forjado são mais difíceis de usar porque o peso não pode ser distribuído ao redor do seu perímetro. Forjados, portanto, são melhores para o golfista avançado porque há muito menos espaço para erros.

Em muitos casos, projetos avançados envolvem processos térmicos de altas temperaturas. Como já mencionamos, o primeiro é o processo de fundição. Por conta da crítica distribuição de peso da cabeça do taco, projetistas e seus profissionais de fundição devem prestar uma atenção especial ao centro de gravidade do taco, tolerâncias de espessura e peso. Fundir uma espessura de parede de 0,030 de polegada que precisa suportar um impacto de 100 mph é um desafio.

O processo de fundição começa com um projeto prototipado e testado. Os moldes de produção são então construídos e trabalhados. A cera líquida é injetada no molde e resfriada para criar réplicas das cabeças dos tacos. Estas réplicas individuais são anexadas a um “molde” e uma série de imersões de cerâmica úmidas e secas são aplicadas para produzir um molde extremamente preciso que possa suportar o calor do derramamento de metal derretido. Os moldes são então virados de cabeça para baixo em uma autoclave a vapor. Após alguns minutos, a cera derrete e drena, sendo coletada para reciclagem.

As conchas de cerâmica vazias são então pré-aquecidas a cerca de 1093°C para prepará-las para o aço inoxidável líquido a 1370°C. Após derramamento e solidificação, a casca de cerâmica quebradiça é removida da fundição de metal. A remoção final de material é através de jateamento. As cabeças de taco resultantes, que são cópias perfeitas de aço inoxidável do molde de cera, são separadas do molde por uma serra de fita.

Outro processo térmico que desempenha um papel importante no projeto do taco é o tratamento térmico. A seleção de material também é importante e o tratamento térmico utilizado depende do material escolhido. Muitos tacos são feitos de aço temperado 8620 tratado com calor. O tratamento térmico deste material melhora a dureza, proporcionando uma sensação macia e sólida. Os tacos de ponta, superiores, usam ligas mais exóticas para desenvolver uma ótima combinação de propriedades. Aços inoxidáveis, como 17-4 e 431, são comumente usados, particularmente em moldes de fundição. Essas ligas também são endurecidas e possuem maior dureza do que o material 8620. A maior dureza transmite a energia máxima do taco para a bola, fazendo-a ir mais longe.

Em alguns casos, um corpo do taco inoxidável de 17-4 é usado com uma face de titânio beta. O titânio é frequentemente ligado com elementos como o vanádio, o que contribui para a resistência do material. O tratamento térmico mantém estas ligas elásticas. Em geral, o titânio está ganhando atenção devido à sua alta resistência e baixa densidade. Isso significa que um taco feito de titânio tem a força de um feito de aço, mas pesa a metade, permitindo que o tamanho do taco aumente mantendo seu peso. Isto dá aos golfistas mais confiança acertar o “sweet spot”.

Na próxima vez que você acertar aquela bela tacada, lembre-se de dar crédito à fundição e ao tratamento térmico, que tiveram uma mão especial nessa jogada.

Sugestão de leitura:

-> Leia este artigo sobre o papel do tratamento térmico na fabricação de moedas.

-> Veja como o tratamento térmico é aplicado à construção de um piano.

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O que se tem de história documentada acerca do taco de baseball remete a uma partida deste esporte disputada há muito tempo, em 19 de junho de 1846, em Hoboken (Nova Jérsei, EUA). Foi o primeiro usado usando as regras de Alexander Cartwright, o inventor do baseball. Naquela época, os jogadores faziam seus próprios tacos, o que resultava em vários formatos e tamanhos diferentes. Após várias tentativas e erros, constatou-se que tacos de formato cilíndrico funcionavam melhor, e eram feitos com madeiras dos cabeçalhos de carroças.

Em 1859, o Comitê Diretor do Associação Nacional dos Jogadores de Baseball (EUA) impôs a primeira restrição de tamanho do taco, sendo de 2,5 polegadas (6,35 cm) de diâmetro. Dez anos depois, o comprimento dos tacos foi limitado a 42 polegadas (106,68 cm), o que ainda está no livro de regras de hoje. O diâmetro, no entanto, foi aumentado para 2,75 polegadas (6,98 cm) em 1895. Muitos outros desenvolvimentos nos tacos de madeira ocorreram ao longo dos anos que antecederam a introdução dos tacos de alumínio.

Embora a Easton (fabricante de materiais esportivos) tenha introduzido tacos de alumínio em 1970, a NCAA (National Collegiate Athletic Association – Entidade máxima dos esportes universitários nos EUA) não os sancionou até 1974. Hoje, a fabricante Louisville Slugger produz mais de 1 milhão de tacos de alumínio por ano. A diferença básica entre madeira e alumínio é a durabilidade e o peso. Os tacos de alumínio podem ser mais leves do que a madeira, pois há tecnologia de distribuição de peso permitindo uma velocidade maior. Algumas fontes dizem que as bolas viajam mais longe com alumínio, e alguns dizem que os tacos de madeira ganham maior distância.

A confecção de um bastão de alumínio começa com o corte dos tubos em seus devidos comprimentos, enviados do fabricante de alumínio. A espessura da parede e o tratamento térmico afetam a quantidade de deformação elástica que o taco experimentará durante o impacto. Os bastões de alto desempenho de hoje geralmente variam de 0,5-0,75 polegadas (1,27 – 1,90 cm) de espessura. Enquanto a química de liga do taco comum (C405) permaneceu a mesma desde a sua introdução há mais de uma década, o tratamento térmico melhorou, resultando em um taco mais resistente.

Embora o processamento detalhado seja particular, o tubo é colocado em um mandril cônico e inserido através de um molde. Isso faz com que a parede do taco se encolha. O metal é então recozido e movido para o processo de estofamento. Duas matrizes opostas rodam em torno do taco em alta velocidade, moldando-o e reduzindo seu diâmetro para o tamanho apropriado. O taco é então limpo e tratado termicamente. O processo térmico final de alta temperatura é a soldagem dos seguradores na extremidade de aperto. Os tacos são finalizados com polimento, anodização e serigrafados.

O desenvolvimento do taco de alumínio centrou-se em melhorias de tratamento térmico e adições de ligas. Uma adição de escândio – um metal raro, caro e leve – resultou em uma melhoria de força de cerca de 10% em relação ao C405. Isto ocorre como resultado da precipitação de Al₃Sc, o que também aumenta a soldabilidade.

Uma discussão sobre tacos de alumínio não estaria completa sem mencionar a controvérsia a respeito da segurança. Em resumo, muitas pessoas são entusiastas de que os bastões de alumínio sejam abolidos. Alguns acreditam que devem ser eliminados apenas para os jogadores mais jovens, mas os tacos de alumínio beneficiam mais os jogadores mais jovens porque eles podem move-los com mais facilidade. A preocupação é que as bolas saem mais rápidas após rebatidas por um taco de alumínio do que por um de madeira, o que pode ferir um jogador, particularmente um lançador de bolas. É interessante, no entanto, que muitos acreditem que o taco de alumínio seja mais seguro, uma vez que os tacos de madeira podem quebrar/esmerilar.

O marketing dos próprios tacos de alumínio e os desenvolvimentos tecnológicos do último quarto de século levariam qualquer um a concluir que os golpes desses tacos de metal são mais pesados e rápidos. Por esta razão, os opositores dos tacos de alumínio acreditam que as crianças mais jovens não devem usá-los. Então, basicamente, as crianças que precisam do taco mais leve seriam forçadas a usar bastões mais pesados. Enquanto isso, continuamos a permitir que as crianças mais velhas com swings (movimentos com o taco) mais desenvolvidos usem os tacos de alumínio, gerando rebatidas mais poderosas com maior potencial de lesão. Isso soa retrógrado.

A evidência de lesão parece não ser conclusiva. Um estudo da Consumer Product Safety Commission (Comissão para Segurança do Produto ao Consumidor) sobre fatalidades entre 1991 e 2001 informou que 17 jogadores foram mortos ao ser atingidos por bolas – oito por tacos de metal e nove de madeira. Uma vez que os tacos de alumínio são usados principalmente para as idades mais jovens, é bastante provável que a porcentagem que um número de tacos utilizados (para alumínio) seja ainda menor do que o número absoluto indicaria.

Vemos como o tratamento térmico desenvolve um papel fundamental também no desenvolvimento não só dos tacos, mas também no desenvolvimento do esporte em si.

Sugestão de leitura:

-> Veja como foi produzida uma linda guitarra de alumínio.

-> Veja como o tratamento térmico está envolvido na construção de vitrais.

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As moedas estão quentes no seu bolso? Em algum momento de seu processo de fabricação, elas certamente poderiam estar. É difícil de acreditar, mas o processamento térmico desempenha múltiplos papéis na fabricação daquelas moedas que usamos todos os dias.

Estima-se que as primeiras moedas podem ter sido feitas durante os anos 600 A.C., na Turquia. Muitos historiadores acreditam que também foram inventadas de forma independente na China e na Índia antigas. Os primeiros colonos nos EUA usavam qualquer moeda estrangeira que pudessem obter. O mais utilizado foi o dólar espanhol chamada “pedaços de oito”. A moeda era cortada em oito peças em forma de torta, chamadas de bits. Dois pedaços valiam um quarto de dólar – daí o termo ainda em uso hoje. As moedas hoje têm inscrições aprovadas pelo governo carimbadas neles muito como faziam nos tempos antigos.

Todos os anos, 14 a 28 bilhões de moedas são fabricadas em uma das três Casas da Moeda dos EUA. Até 80 milhões de moedas são produzidas em um único dia com até 750 produzidas em uma máquina de estampagem a cada minuto. O processo de fabricação é complicado e interessante. Começa com um design de moeda e a transferência desse design para um grande modelo de argila cerca de oito vezes maior que uma moeda acabada. Este design é moldado em gesso, que pode ser finalizado em detalhes finos. Um torno de redução traça o modelo de gesso, usinando o design agora no tamanho real de moeda em um metal macio chamado de cunho macho, que é um modelo da moeda. Leva, pelo menos, 24 horas para completar esta operação detalhada de usinagem.

Este cunho macho é então endurecido e temperado para a combinação ideal de propriedades mecânicas. A partir do cunho macho cria-se o cunho fêmea, que é usada para criar outros cunhos para trabalho, que por sua vez criam matrizes de cunho. Os cunhos fêmea são usados na prensagem de moedas para selar os desenhos nas moedas. Ao realizar o trabalho, os cunhaodres descobriram que, ao usar uma menor quantidade de pressão, eles podem prolongar a vida útil dos cunhos machos e fêmeas. Cada vez que o cunho fêmea é prensado pelo cunho macho, é necessário recozer o cunho fêmea antes que seja reutilizada. A atmosfera do forno de recozimento deve ser cuidadosamente monitorada para evitar a carburação ou a descarbonização. Os cunhos fêmea são então resfriados a uma taxa controlada, incluindo um banho de óleo. Se eles não são armazenados corretamente ou não esfriam completamente, não funcionarão corretamente e serão desgastados mais rapidamente.

Antes que as moedas possam ser estampadas, barras de composição química apropriada são aquecidas e enroladas em tiras na espessura de uma moeda. As bobinas recebidas na cunhagem têm 30 cm de largura e cerca de 457 metros de comprimento. Uma máquina perfura discos suaves, chamados blanks. Os blanks são do tamanho de uma moeda, mas não têm design. Após o recozimento a mais de 700°C e resfriamento, os blanks são lavados para remover a descoloração. Os blanks são então inseridos em uma máquina que coloca um aro elevado ao redor da borda de cada um. O ponto mais alto do projeto final é o mais difícil. O blank com aro é agora chamado de planchet. Quando a forma de moeda é atingida, o planchet não é aquecido, mesmo que isso o torne mais maleável.

No Brasil, as primeiras moedas foram cunhadas entre 1630 e 1654, pelos holandeses que ocupavam o Nordeste do país. Os florins e os soldos eram destinados ao pagamento de fornecedores e tropas holandesas. Em 1694, o então rei de Portugal, D. Pedro II, criou a primeira Casa da Moeda brasileira, na Bahia, que posteriormente foi transferida para o Rio de Janeiro.

O processamento térmico é usado em todo o processo de fabricação de moedas, tanto para a matéria-prima quanto para os cunhos machos e cunhos fêmeas utilizados no processo de estampagem. Agora você sabe que o processamento térmico bem controlado certamente faz dinheiro.

 Sugestão de leitura:

-> Que tal saber como o processamento térmico é aplicado na construção de bicicletas?
-> Veja como o processamento térmico é aplicado na fabricação de uma guitarra de alumínio.

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